新能源风力发电中的控制技术分析

新能源风力发电中的控制技术分析

陶金

中广核新能源投资（深圳）有限公司内蒙古分公司   内蒙古呼和浩特市  010020

摘要：系能源风能是一种储量丰富、分布广泛的清洁能源。新能源风力发电系统是通过系留航空器装置将高空风能转换成电能。与传统风力发电相比，新能源风力发电具有发电效率高、稳定性强以及选址受限少等优点。然而，新能源风力发电稳定控制技术难以突破以及制造材料难以获得等问题也制约了高空风力发电的发展。本文章从风力发电的特点入手，分析了新能源风力发电中的控制技术要点，以期为业内相关工作人员提供一定的参考。

关键词：新能源；风力发电；控制技术

引言

以风力发电为代表的清洁能源使用方式受到更大范围使用，从而可以对部分传统能源发电进行替代，但是在使用风电能源过程中，应当重视关注电力成本和质量，逐步加强控制技术的使用，以此提升风电能源的安全性、稳定性、适用性。

1风力发电的特点

在风力发电过程中，主要使用风力涡轮机的作用，能够让其中的叶片组成部分开始旋转，并且叶片旋转速度会持续加快，最终让叶片旋转速度处于恒定状态中。在这种过程中，往往会得到有效的机械能量，通过对其进行科学合理使用，逐步为发电机提供源源不断的电流供给，从而实现发电的功能。一个非常简单的风力发电设备仅仅只需要风扇叶片及发电机装置构成就可以完成。因此，需要对风力涡轮机进行简单调整优化，从而让其仅仅由风扇叶片和发电机组成。借助风能产生的动力，对螺旋叶片驱动，从而产生非常强的机械能，并且在具体运行中，风扇部分和发电机始终处于连接状态，在前者的持续作用下，让后者可以进行长久的运转，逐步对前者产生的机械能进行高效利用，以此实现电力能源的产生。

2新能源风力发电中的控制技术要点分析

2.1无人机技术

无人机是现代人工智能技术的代表之一，近年来呈现出迅猛发展的态势，续航时间更长，抗环境干扰能力更强等，正是由于其具有这些优势，使得无人机被广泛应用于很多室外作业活动，包括风电机组智能巡检。通过无人机完成巡检工作时，由无人机搭载各种航拍设备，无人机飞行过程中，不仅可以由人员通过按键远程控制，而且在特殊环境内，还可由无人机自动进行控制，根据航拍环境的具体情况，自动对飞行高度、航拍范围进行调节，以此获得准确的航拍结果。之后，将航拍获得的结果传输到分析系统，通过对航拍结果的分析，以此判断风电机组是否出现故障。相对于传统人工巡检的方式，无人机巡检减少了人员的参与度，不仅可以提高巡检结果准确性，而且还会提升训教效率，更重要的是不会对工作人员生命安全造成危害。

2.2AR技术

现代风电机组智能巡检时，对AR技术进行了广泛应用。所谓AR技术，指的是增强现实技术，是通过相应的技术手段，构建出一种更加真实的虚拟空间，以带给人们更加强力的视觉、感觉体验。巡检过程中，通过智能眼镜自动对现场风电设备信息予以采集，并根据采集到的结构，自动构建或更新机组模型，将该模型传输给数据服务器后，产生相应的巡检指令，同时传输给智能眼镜，巡检人员通过智能眼镜的佩戴，即可沉浸到构建出来的虚拟空间当中，以使巡检人员对风电机组的运行具有更加准确的了解。

2.3轮吊装技术

叶轮吊装主要包括叶轮吊起、叶轮对接、叶轮机舱连接螺栓预紧、拆除叶轮吊具、叶轮机舱连接螺栓紧固、叶片螺栓拧紧等。吊装需要注意以下内容：（1）将溜尾叶片变桨至前缘朝下，且溜尾位置前后缘连线必须垂直于水平面，以免溜尾时损坏叶片后缘。在距离叶根50/55m截面（以叶片标识为准）处，前、后缘分别安装专用护板，然后安装溜尾吊带，辅助吊车通过吊带连接叶片。在溜尾吊带上绑一根缆风绳，用于叶轮翻身之后将吊带从叶片上拉出，在其余两支叶片距叶根55m处各安装一条软吊带（叶片护套），软吊带宽度必须不小于300mm，然后在软吊带上系一根缆风绳，以控制风轮姿态。（2）两台吊车配合使叶轮翻身，当叶轮提升到一定高度后，缓慢释放辅助吊车载荷，使叶尖逐步朝下，辅助吊车松钩，拆卸溜尾吊具。风轮翻身时，注意主吊与辅吊配合，辅吊必须控制溜尾吊带始终垂直于水平面。（3）起吊叶轮至机舱主轴中心高度。利用轮毂导向柱将轮毂法兰孔与主轴法兰孔对准。为了便于安装，可以手动转动发电机转子刹车盘调节主轴法兰孔位置，使主轴法兰孔和轮毂法兰孔对准。（4）对所有能够预紧的螺栓使用拉伸器按50%的额定拉伸力进行预紧或使用液压扳手按50%额定预紧力，对称预紧。预紧螺栓数量至少要超过叶轮与机舱连接螺栓的一半（预紧的一半螺栓需均布，不得集中于同一区域），方可松钩。

2.4风电机组机舱吊装技术

对于风力发电机组采用分部件吊装的方式，在机舱吊装时，应选择除雷雨、大雨、大雾等天气。首先，需做好机舱的验收以及地面组合等工作，当机舱部件（含发电机）在地面组装完成后，固定吊具与机舱吊链后，进行机舱的起吊。其次，需将机舱高度提升至超过上塔筒的上法兰高度，当达到指定高度后，需按照塔筒上安装人员的指挥，由吊车操作人员调整吊车的扒杆，使机舱处于塔筒的正上方，控制吊车使机舱缓慢下降，当机舱与塔筒的上法兰的间距为1cm时，即可停止吊机。为了便于后期叶轮的吊装，需利用引导绳，对机舱角度、位置进行调整，保证机舱纵轴线处于偏离当前风向90°的位置。

2.5风功率预测技术

在风力发电场发电之后，必须将电源接通到电网。但是由于风力发电的出力不稳定，导致电网调控变得困难。所以，运维人员需要准确预知风能强度，并基于这一预知制定电网的运行策略。只有这样，电网的稳定运作才能得到保证，同时也可以提高风力发电的效能。现在存在着各式各样的风力预测技术，其模式和周期有所不同。因此运维人员需要根据发电需求，选取适宜的技术和模态。从预测周期角度看，在风电实时调度中广泛运用超短期预测，在风机的调度和排列中有效运用短期预测，及在评估区域风能资源中广泛运用并能达到评估目标的中长期预测。视预测模型角度，风力预测技术主要有复合模型技术及物理技术，而物理技术更为常见。根据物理学原理，通过对风场气象条件的模拟，物理技术可以实现对风场气象条件的准确模拟，从而实现对风场的预报。该模式将考虑许多要素，如空气密度，风向，气压和速度。

2.6机组的监控与保护技术

集中控制技术在当前社会的各个领域得到了广泛应用。操作人员需在监测过程中操控中心配置微型计算机监控系统，实现对风力发电装置的远程监测和控制。在监控和保障环节，将保护装置安置于配电柜是必要的。这些监控与保护技术具有几个关键特性。首先，能对所有风电装置进行全面监测，并通过显示屏展现各种参数。在处理监测任务时，控制系统可以对发电机及10kV配电线路进行实时管理，操作人员可以利用终端服务器与计算机进行有效的人机交互；其次，操作者可以利用键盘控制器来启动或终止风力发电机，并精准地控制其方向。这样就能全方位了解风力发电机的运作情况，从而让风力发电机的运行更安全、更稳定；另外操作人员也可以通过终端实时控制风电机组的运行，这可以通过将监控设备放在风力发电机组中来实现。

结束语

在现阶段经济发展中，对能源需求数量日益增长，但是传统能源以化石性资源为主，储存数量降低，污染问题非常严重，不能满足当前社会经济需求，也不符合当前生态文明建设的要求。基于这种情况下，需要加强力度对清洁能源使用，而风能资源在我国分布范围广，有着很大的利用价值，为电力行业提供了有效发电渠道。通过对风力发电的使用，科学合理使用风电技术，能够为社会经济提供更多电力能源，以此实现人与自然和谐目标。

参考文献

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